पॉलिश करने की प्रक्रिया
एकीकृत सर्किट (आईसी) विनिर्माण प्रौद्योगिकी के निरंतर विकास के साथ, चिप फीचर आकार छोटे होते जा रहे हैं, इंटरकनेक्ट परतें बढ़ रही हैं, और वेफर व्यास भी लगातार बढ़ रहे हैं। बहुस्तरीय वायरिंग प्राप्त करने के लिए, वेफर सतह में अत्यधिक समतलता, चिकनाई और सफाई होनी चाहिए। केमिकल मैकेनिकल पॉलिशिंग (सीएमपी) वर्तमान में सबसे प्रभावी वेफर प्लानराइजेशन तकनीक है, जो फोटोलिथोग्राफी, नक़्क़ाशी, आयन प्रत्यारोपण और पीवीडी/सीवीडी के साथ मिलकर आईसी विनिर्माण में पांच प्रमुख प्रमुख प्रौद्योगिकियों के रूप में जानी जाती है।
CMP equipment mainly consists of polishing head, polishing disc, conditioner, polishing solution delivery system, etc. The polishing head and its pressure control system are the most critical and complex components, which are the foundation and core of CMP technology to achieve nanoscale planarization. At present, the most advanced 300mm wafer polishing head abroad adopts pneumatic loading, which has functions such as partition pressure, vacuum adsorption, floating holding ring, and adaptive, making it very complex. With the continuous reduction of feature size and the continuous increase of wafer diameter, the requirements for CMP surface quality are also increasing, and traditional single zone pressure polishing heads can no longer meet the requirements. If the polishing head can divide the wafer into multiple areas for loading, the material removal rate in different areas can be controlled by changing the magnitude of the applied pressure. The polishing head of high-end 300mm wafer CMP equipment currently available internationally typically has three pressure zones. In addition, at the 45 nm technology node and below, current CMP equipment (polishing pressure>6.985 kPa) कम -k सामग्री के फ्रैक्चर, खरोंच और इंटरफ़ेस प्रदूषण जैसी समस्याओं से ग्रस्त है। अल्ट्रा लो प्रेशर सीएमपी (<3.448 kPa) will be the main development direction of CMP equipment and technology in the future.
सीएमपी प्रक्रिया के दौरान पॉलिशिंग हेड मुख्य रूप से निम्नलिखित भूमिका निभाता है: ① वेफर पर दबाव डालना; ② वेफर को घुमाने और टॉर्क संचारित करने के लिए ड्राइव करें; ③ सुनिश्चित करें कि वेफर और पॉलिशिंग पैड हमेशा अच्छे संपर्क में रहें और गिरे या टूटे नहीं। इसके अलावा, उच्च-स्तरीय सीएमपी उपकरण में, पॉलिशिंग हेड के लिए उत्पादन दक्षता में सुधार के लिए बाहरी परिस्थितियों पर निर्भर हुए बिना वेफर को अपनी संरचना से पकड़ने में सक्षम होना सबसे अच्छा है।
सीएमपी उपकरण प्रौद्योगिकी के स्तर को मापने में विभाजन दबाव पॉलिशिंग हेड एक महत्वपूर्ण कारक है। जिसके अनुसार मूल विचार प्रेस्टन मॉडल से आता है। चेन एट अल के शोध के अनुसार, पॉलिशिंग हेड में जितने अधिक विभाजन होंगे, सामग्री हटाने की दर को समायोजित करने की उसकी क्षमता उतनी ही मजबूत होगी। लेकिन जितने अधिक विभाजन होंगे, इसकी संरचना उतनी ही जटिल होगी और अनुसंधान और विकास की कठिनाई उतनी ही अधिक होगी। पॉलिशिंग हेड के प्रत्येक क्षेत्र के आकार विभाजन के लिए कोई विशिष्ट आवश्यकता नहीं है, जिसे समान रूप से या पॉलिशिंग हेड की वास्तविक आंतरिक संरचना के आधार पर विभाजित किया जा सकता है।
रोटेशन के दौरान वेफर को बाहर फेंकने से रोकने के लिए, पॉलिशिंग हेड में एक रिटेनिंग रिंग संरचना होनी चाहिए। सीएमपी प्रौद्योगिकी के विकास में दो प्रकार की रिटेनिंग रिंग्स रही हैं: फिक्स्ड रिटेनिंग रिंग्स और फ्लोटिंग रिटेनिंग रिंग्स। किनारे के प्रभावों से बचने के लिए निश्चित रिटेनिंग रिंगों की अक्षमता के कारण, वर्तमान मुख्यधारा के सीएमपी उपकरण फ्लोटिंग रिटेनिंग रिंग्स को अपनाते हैं। फ्लोटिंग रिटेनिंग रिंग्स पर अलग-अलग दबाव डालकर, वेफर और पॉलिशिंग पैड के बीच संपर्क स्थिति को समायोजित किया जा सकता है, जिससे किनारे के प्रभावों में प्रभावी ढंग से सुधार होता है।
रिटेनिंग रिंग और पॉलिशिंग पैड के बीच टाइट फिट होने के कारण, पॉलिशिंग समाधान को वेफर/पॉलिशिंग पैड इंटरफेस में सुचारू रूप से निर्देशित करने के लिए रिटेनिंग रिंग के नीचे खांचे की एक श्रृंखला डिजाइन की जानी चाहिए। इसके अलावा, जीवनकाल में सुधार करने के लिए, रिटेनिंग रिंग उच्च शक्ति, संक्षारण प्रतिरोधी और घिसाव प्रतिरोधी सामग्री जैसे पॉलीफेनिलीन सल्फाइड (पीपीएस) या पॉलीएथेरेथेरकीटोन (पीईईके) से बनी होनी चाहिए।
जैसा कि पहले उल्लेख किया गया है, पॉलिशिंग हेड का एक महत्वपूर्ण कार्य वेफर को क्लैंप करना और लोडिंग और अनलोडिंग स्टेशन और पॉलिशिंग स्टेशन के बीच तेज़ और विश्वसनीय स्थानांतरण प्राप्त करना है। सीएमपी तकनीक के विकास में, मैकेनिकल क्लैंपिंग, पैराफिन बॉन्डिंग और वैक्यूम सक्शन कप जैसी विभिन्न क्लैंपिंग विधियां आई हैं, लेकिन ये विधियां अब दक्षता, विश्वसनीयता और सफाई के मामले में उच्च अंत सीएमपी उपकरण की आवश्यकताओं को पूरा नहीं कर सकती हैं। मल्टी ज़ोन पॉलिशिंग हेड वेफर को क्लैंप करने के लिए वैक्यूम सोखना विधि का उपयोग करता है, और मूल सिद्धांत चित्र 2 में दिखाया गया है। सबसे पहले, एयरबैग और वेफर के बीच की हवा को निचोड़ने के लिए मल्टी ज़ोन एयरबैग पर सकारात्मक दबाव लागू करें। फिर, एयरबैग और वेफर के बीच एक नकारात्मक दबाव क्षेत्र बनाने के लिए एयरबैग के विभिन्न क्षेत्रों के सकारात्मक और नकारात्मक दबाव संयोजन नियंत्रण का उपयोग करें, वेफर को पॉलिशिंग हेड से मजबूती से जोड़ दें। यह विधि पॉलिशिंग हेड की मल्टी ज़ोन एयरबैग संरचना का पूरी तरह से उपयोग करती है, और इसमें तेज़, विश्वसनीय और प्रदूषण मुक्त होने के फायदे हैं।
दबाव नियंत्रण प्रणाली हवा के दबाव के माध्यम से पॉलिशिंग हेड के दबाव को नियंत्रित करती है, और इसके मुख्य कार्यों में शामिल हैं: ① वेफर और होल्डिंग रिंग पर दबाव लोड करना; ② वेफर को जकड़ने के लिए पॉलिशिंग हेड पर नकारात्मक दबाव लागू करें; ③ जांचें कि क्या प्रत्येक कक्ष में कोई हवा का रिसाव है। मल्टी ज़ोन पॉलिशिंग हेड का दबाव नियंत्रण सिद्धांत चित्र 3 में दिखाया गया है। पॉलिशिंग हेड एयर सर्किट के मुख्य घटकों में वायु स्रोत, दबाव कम करने वाला वाल्व, विद्युत आनुपातिक वाल्व, वैक्यूम जनरेटर, वैक्यूम दबाव विनियमन वाल्व, दो स्थिति तीन {2} रास्ता वाल्व, दो स्थिति दो {{3} रास्ता वाल्व, और दबाव सेंसर शामिल हैं। पॉलिशिंग हेड में पांच दबाव कक्ष (Z1-Z5) होते हैं, जिनमें से प्रत्येक में सकारात्मक दबाव लागू करने, नकारात्मक दबाव निकालने, वायुमंडल में प्रवाहित करने और रिसाव का पता लगाने जैसे कार्य होते हैं। सकारात्मक दबाव को पूरी तरह से बंद-लूप प्रणाली द्वारा नियंत्रित किया जाता है।
